淺談猴子巖水電站變形監(jiān)測控制網(wǎng)的建立

周 全

(四川中水成勘院測繪工程有限責任公司，四川 成都 610072)

0 引 言

猴子巖水電站的建網(wǎng)工作于2015年9月開始實施，施工順序為：倒垂及雙金屬標施工、觀測保護房修建、水準控制網(wǎng)點埋設(shè)、平面控制網(wǎng)點埋設(shè)。整個建網(wǎng)工作于2016年2月中旬全部完成。2016年3月中旬開始實施首期觀測，首期觀測連續(xù)觀測兩次，各項限差滿足規(guī)范要求后取平均值作為基準值，整個首期觀測于2016年4月底全部完成，2016年10月完成第1次復(fù)測工作。在觀測過程中，為反映點位變化的及時性，平面網(wǎng)和水準網(wǎng)基本同步觀測。最終平差成果滿足設(shè)計精度要求后，觀測成果直接作為外部變形監(jiān)測的基準數(shù)據(jù)。

1 建網(wǎng)概述

平面監(jiān)測網(wǎng)按照設(shè)計圖紙要求，共布設(shè)9個控制網(wǎng)點，點號分別為TN01～TN09(見圖1)。其中首期觀測以TN08為平面監(jiān)測控制網(wǎng)起算點，TN08-TN03為控制網(wǎng)起算方向。TN03、TN07、TN08分別設(shè)置倒垂設(shè)備以校核控制點的穩(wěn)定性(鉆孔深度為51 m、65 m、56 m)。平面網(wǎng)最短邊長為259 m，最長邊長為791 m，平均邊長為484 m，共計38個觀測方向，19 條觀測邊，按《國家三角測量規(guī)范》GB T 17942-2000中一等邊角測量技術(shù)要求實施，設(shè)計要求平差后的最弱點位中誤差應(yīng)小于±2.0 mm。

水準監(jiān)測控制網(wǎng)按照設(shè)計圖紙要求共布設(shè)13套常規(guī)水準標志，2套雙金屬標系統(tǒng)，沿壩址區(qū)高低線公路構(gòu)成兩個環(huán)線(見圖2)。按照《國家一、二等水準測量規(guī)范》GB/T 12897-2006中相關(guān)技術(shù)規(guī)定施測。平面監(jiān)測控制網(wǎng)的起算高程從水準監(jiān)測控制網(wǎng)上引測，采用三角高程方式進行聯(lián)測，聯(lián)測點為水準控制網(wǎng)點EM01至平面監(jiān)測控制網(wǎng)點TN08。實施過程中考慮到對監(jiān)測設(shè)施的保護和整體美觀效果，倒垂和雙金屬標系統(tǒng)均建造觀測保護房。

圖1 平面監(jiān)測控制網(wǎng)布置圖

圖2 水準監(jiān)測控制網(wǎng)布置圖

平面網(wǎng)點觀測墩和水準網(wǎng)點的埋設(shè)位置均按照設(shè)計圖紙中所明確的位置進行埋設(shè)，建造大小、類型均以設(shè)計圖為準，埋設(shè)過程中由現(xiàn)場監(jiān)理工程師對質(zhì)量和技術(shù)要求進行嚴格把控，經(jīng)過驗收后才能進行觀測。

倒垂孔及雙金屬標施工位置均按照圖紙中明確的位置進行施工作業(yè)，完成鉆孔經(jīng)驗收合格后對倒垂系統(tǒng)及雙金屬標系統(tǒng)的設(shè)施進行安裝，最終通過安裝驗收，倒垂孔鋼保護管有效管徑需大于100 mm，雙金屬標孔全孔段孔斜需小于0.5%，才能滿足設(shè)計要求。

2 觀測實施

2.1 主要儀器設(shè)備

平面網(wǎng)、三角高程網(wǎng)采用瑞士徠卡TM30全站儀觀測，儀器測角標稱精度±0.5″，測距精度±(1 mm+1 ppm)。棱鏡采用徠卡生產(chǎn)的配套專用基座棱鏡，并且使用了抽風式的干濕溫度計和空盒氣壓計同時測量溫度及氣壓。水準網(wǎng)觀測采用天寶DiNi0.3電子水準儀及其相配套條碼銦鋼尺，標稱精度± 0.3 mm/km。倒垂觀測儀器采用四川飛翔測繪生產(chǎn)的ZBY-3型數(shù)顯垂線坐標讀數(shù)儀。

2.2 起算數(shù)據(jù)檢驗

在開始實施首期觀測前，TN03、TN08已和施工測量控制網(wǎng)進行了聯(lián)測并取得相應(yīng)的坐標，雙金屬標點的高程也通過施工測量控制網(wǎng)中附近的網(wǎng)點進行聯(lián)測并取得高程。

在平面控制網(wǎng)每次復(fù)測后首先對倒垂網(wǎng)點TN03、TN07、TN08進行穩(wěn)定性檢核，通過倒垂讀數(shù)變化對起算點的坐標進行修正。根據(jù)設(shè)計要求，倒垂點位移量△P大于±2 mm需對控制網(wǎng)點的坐標值進行修正，截至復(fù)測(第3次)的倒垂觀測統(tǒng)計如下(見表1)：

表1 倒垂觀測計算比較表

通過表1倒垂觀測計算成果可看出，三個倒垂點在4次觀測中位移量均小于±2 mm，所以無需進行坐標修正。由此可說明，起算基準點的穩(wěn)定性均較好，可直接作為復(fù)測的計算基準點。

2.3 觀測精度統(tǒng)計

表2 觀測精度統(tǒng)計表

注:三角形閉合差執(zhí)行±2.5″限差；測角中誤差執(zhí)行0.7″限差；最弱邊相對中誤差不大于1/30萬。

通過表2可得，各項觀測精度指標均滿足一等邊角測量規(guī)范要求。

2.4 平差計算

衡量平差成果的精度主要通過點位中誤差和高程中誤差來判斷，在5次觀測成果中，平面網(wǎng)點最弱點位中誤差為1.93 mm(復(fù)測第1次)，水準網(wǎng)最弱點高程中誤差為±0.33 mm(復(fù)測第2次)，最弱點均滿足設(shè)計要求。統(tǒng)計結(jié)果見下表3：

表3 最弱點中誤差統(tǒng)計表 /mm

注:最弱點中誤差小于2 mm，水準每公里偶然中誤差小于±0.45 mm。水準網(wǎng)(低線環(huán))于2017年3月才開始首期觀測，所以目前僅觀測3次。

3 結(jié) 語

猴子巖水電站變形監(jiān)測控制網(wǎng)是外部變形監(jiān)測工作中最為核心的一部分，其核心作用是為給外部變形監(jiān)測工作提供基準數(shù)據(jù)。通過5次的觀測成果可看出，監(jiān)測控制網(wǎng)的點位精度較高，滿足一等邊角測量規(guī)范要求。觀測過程中均嚴格按照規(guī)范要求執(zhí)行，平差計算方法嚴密，最終平差后的最弱點中誤差均小于設(shè)計文件2 mm的技術(shù)要求，水準網(wǎng)每公里高差中數(shù)的偶然中誤差小于設(shè)計文件±0.45 mm的要求。

對于建網(wǎng)的合理性和觀測成果精度評價進行總結(jié)和分析，可得出以下三點結(jié)論：

(1)觀測網(wǎng)點的土建埋設(shè)工作非常重要，所有基準點均需埋設(shè)在穩(wěn)定可靠的基巖上，且打入插筋將觀測墩與基巖表面結(jié)合為整體。

(2)使用的儀器設(shè)備等級(如TM30)對獲取高精度、高質(zhì)量的觀測成果起到關(guān)鍵性作用。其次，在觀測過程中選擇好合適的觀測天氣、能見度清晰的空氣質(zhì)量都能夠在一定程度上減小偶然誤差。

(3)倒垂系統(tǒng)對起算點的穩(wěn)定性校核有非常顯著的作用，垂線坐標讀數(shù)儀的觀測精度要優(yōu)于全站儀的觀測精度，從而對起算點的校核更能提供精度保障，對控制網(wǎng)成果的準確性有更重要意義。